Das Rinteln-Hamelner Wesertal liegt eingebettet zwischen dem Wesergebirge im Nordosten und den Lipper Bergen im Südwesten. Die Breite des Tals schwankt von ca. 1,5 km bei Bodenwerder bis zu 7 km bei Rinteln. Hinter dem Bodenwerder Engtal weitet sich das Wesertal in der Hamelner Talweitung auf. Einmündende Flußtäler lassen den Charakter einer Pfortenlandschaft entstehen. Diese Täler wurden im Zuge der Erschließung als Knotenpunkte für Verkehr und Handel genutzt. Unterhalb Hamelns wird das Wesertal durch dicht herantretende Keuperhöhen eingeengt. In der sich anschließenden Rintelner Talweitung pendelt die Weser in weiten Schlingen durch lehmige Terrassen und alluviale Schotter. Zahlreiche Nassabgrabungen zeugen vom Abbau dieser Sedimente. Bei Vlotho bricht die Weser in engem Tal durch den nördlichen Zipfel des Lipper Berglandes durch. Anschließend erweitert sich das Tal in der Rhemer Talweitung, wo die Weser schwach pendelt, um sich dann an der Porta Westfalica im Nadelöhr zwischen Wiehengebirge und Wesergebirge erneut zu verengen. In der Rhemer Talweitung zeigen verschiedene gewundene Niederungen den ehemaligen Verlauf der Weserschlingen. Auch hier befinden sich Kiesteiche in großer Zahl.
Das gesamte Gebiet ist intensiv ackerbaulich genutzt, in einigen Niederungen der Altarme gibt es noch Grünländer. Wälder fehlen völlig. In den Talweitungen wurden die alluvialen Terrassenlehme durch Ziegeleien genutzt und Schotter in Kieswerken abgebaut.
Der Mündungsbereich der Emmer in die Weser ist einziges FFH-Gebiet der Landschaft, einzelne Kiesteiche und Abbaugruben sind unter Naturschutz gestellt.